(57)【要約】本発明は、信頼性及び光学特性を充分に向上することが可能となり、また低電圧駆動が可能となる液晶表示素子を提供する。本発明の液晶表示素子は、一対の基板と、該一対の基板間に封止された液晶層とを含む液晶表示素子であって、上記液晶層は、正の誘電率異方性を有する液晶分子を含有し、上記一対の基板の少なくとも一方は、一対の櫛型電極を有し、上記一対の基板の少なくとも一方は、液晶層と接する側の面の表示領域に垂直配向膜を有し、上記垂直配向膜は、無機材料で形成された無機配向膜である液晶表示素子である。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の基板と、該一対の基板間に封止された液晶層とを含む液晶表示素子であって、
該液晶層は、正の誘電率異方性を有する液晶分子を含有し、
該一対の基板の少なくとも一方は、一対の櫛型電極を有し、
該一対の基板の少なくとも一方は、液晶層と接する側の面の表示領域に垂直配向膜を有し、
該垂直配向膜は、無機材料で形成された無機配向膜である
ことを特徴とする液晶表示素子。
【請求項２】
前記無機材料は、誘電率が４以上、６以下であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
【請求項３】
前記無機配向膜は、前記一対の櫛型電極を有する基板のみに設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示素子。
【請求項４】
前記無機配向膜は、印刷法、スピンコーティング法又はインクジェット法で形成されたものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の液晶表示素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示素子に関する。より詳しくは、電圧を印加して液晶層内の液晶分子を横方向にベンド状配向させることにより液晶層を透過する光を制御する表示方式に好適な液晶表示素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示素子（以下、ＬＣＤと略記する。）は、薄型、軽量、低消費電力を特徴とした表示デバイスであり、携帯電話、ＰＤＡ、カーナビゲーション、パソコンモニター、テレビ、更には、駅構内の案内板、屋外掲示板等のインフォメーションディスプレイ等、多くの用途に採用されてきている。【０００３】
現行のＬＣＤは、電界印加により液晶分子の配列を制御し、液晶層を透過する光の偏光状態を変え、偏光板を通過する光の量を調節することによって表示を行っている。ＬＣＤの表示性能は、電圧を印加した時の液晶分子の配列状態と、印加電界の大きさ及び方向により影響を受ける。ＬＣＤの表示モードは、電圧が印加されていない時の液晶分子の配列状態と、印加電界の方向とによって各種のものが存在し、例えば、電圧無印加時の液晶配向が基板に水平である縦電界方式の液晶表示素子として、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ  Ｂｅｎｄ）モード等があり、それぞれ、高透過率、高速応答性等の特性を満足することができる。また電圧無印加時の液晶配向が基板に垂直である縦電界方式の液晶表示素子としては、ＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉ−Ｄｏｍａｉｎ  Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モードがあり、電圧無印加時の液晶配向が基板に垂直である横電界方式の液晶表示素子としては、ＴＢＡ（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ  Ｂｅｎｄ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モードがあり、高コントラストの特性を満足することができる。更に、電圧無印加時の液晶配向が基板に水平である横電界方式の液晶表示素子としては、ＩＰＳ（Ｉｎ−ｐｌａｎｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードがあり、広視野角の特性に特に優れるものである。しかしながら、広視野角、高コントラスト及び高速応答の全ての特性を満足するものはなく、これらの特性を満足するために様々な工夫がなされている。【０００４】
例えば、一対の基板間に、負の誘電率異方性を有する液晶を挟持してなる液晶装置であって、該一対の基板の少なくとも一方の基板には、画素電極と、該画素電極上に形成され前記液晶を配向規制する無機配向膜とを備え、前記無機配向膜は、互いに反対となる方位から前記基板上に斜方蒸着をすることにより形成された第１の斜方蒸着膜及び第２の斜方蒸着膜により構成される液晶装置（例えば、特許文献１参照。）が開示されている。また、一対の基板のうちの少なくとも一方の基板に設けられた配向膜が、多孔質構造を有する無機膜によって構成されるとともに、当該無機膜の液晶層側の表面に形成された複数の凸部と、を有し、平面視において前記凸部が長軸と短軸とを有する形状である液晶装置（例えば、特許文献２参照。）が開示されている。更に、配向膜と液晶層との界面における液晶分子と前記配向膜表面とのねじれ結合の強さを表す外挿長が、一対の基板間ギャップの１０％以上であるアクティブマトリクス型液晶表示装置（例えば、特許文献３参照。）が開示されている。そして、ＴＢＡモードの液晶表示装置等（例えば、特許文献４〜１０参照。）が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２２５０３２号公報
【特許文献２】特開２００８−１９１２６４号公報
【特許文献３】特開２００５−１８９８８９号公報
【特許文献４】特開昭５７−６１８号公報
【特許文献５】特開平１０−１８６３５１号公報
【特許文献６】特開平１０−３３３１７１号公報
【特許文献７】特開平１１−２４０６８号公報
【特許文献８】特開２０００−２７５６８２号公報
【特許文献９】特開２００２−５５３５７号公報
【特許文献１０】特開２００１−１５９７５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した液晶装置等においては、配向膜の誘電率を規定することについては何ら示唆がなかった。更に、液晶装置等の低電圧化効果・高速応答効果についても、何ら開示がなされていなかった。
更に、上述した負の誘電率異方性を有する液晶と無機配向膜とを組み合わせた液晶装置においては、スループット（生産率）をより充分なものとし、液晶分子の傾斜方向の制御をより容易にすることが望まれるところであった。【０００７】
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、信頼性及び光学特性を充分に向上することが可能となり、また低電圧駆動が可能となる液晶表示素子を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下、ＴＢＡモードを例にして、本発明に至った経緯について説明するが、本発明はＴＢＡモードに限定されるものではない。
本発明者らは、高コントラストを得ることができる液晶表示素子において、駆動電圧を低減させることについて種々検討したところ、初期配向は垂直配向であり、電界印加時に非電極部の中央に向かって液晶分子が倒れ込む表示方式であるＴＢＡモードでの液晶分子の電圧印加時の動きに着目した。【０００９】
ＴＢＡモードの液晶表示素子においては、ＭＶＡモードやＴＮモードにおいて採用される程度の電圧で液晶を駆動する場合、液晶の誘電率異方性Δε（以下、単にΔεともいう。）が２０程度（ＭＶＡモードの場合−３程度、ＴＮモードの場合５程度）の材料を用いなければ駆動できない。一般的にΔεを大きくするほど、材料としての信頼性が低下したり、光学特性が低下するおそれがある。【００１０】
ＴＢＡモードにおける、一般的な有機配向膜（誘電率εが３、膜厚１０００Å）を用いた場合の２Ｖ、３Ｖ、４Ｖ印加時の各液晶の誘電率異方性Δε対透過率のデータを図７に示す。
所望の透過率をなるべく小さいΔεを持つ液晶を使って得るためには、高い電圧をかけなければならない。その傾向は、液晶のΔεがある程度大きい範囲（立ち上がり電圧である２Ｖ付近では、Δεが１０以上程度）で顕著になる。【００１１】
このように駆動電圧が高くなる理由は、以下の通りである。ＴＢＡモードでは非電極部の液晶によって透過率が決まるので、非電極部をなるべく大きくとる。したがって、電極部間が広くなっている。例えば、通常、ＭＶＡモード又はＴＮモードであれば電極間距離（すなわち、セル厚）は３〜４μｍであるところ、ＴＢＡモードでは例えば８μｍ程度となるため、閾値電圧が高くなる。また、ＴＢＡモードでは片側基板に形成された一対の櫛型電極間の液晶分子を駆動する為、前記櫛型基板と対する側の基板に近づくにつれて電界が弱くなり、これに伴い液晶分子は動き難くなる（不感体領域が存在）。これにより、閾値電圧が高くなる。【００１２】
そして、本発明者らは鋭意検討を行った結果、配向膜の誘電率を高くして液晶に印加される電界を充分に大きなものとすること、及び、基板の液晶層との界面での極角方向の束縛力（アンカリングエネルギー）を小さくすることが、液晶のΔεを充分に小さくして信頼性及び光学特性を向上し、かつ駆動電圧を低減化することに有効であることを見いだした。【００１３】
更に本発明者らは、ＴＢＡモード等において信頼性及び光学特性を充分に向上し、かつ駆動電圧を低減化させる具体的な方法について種々の検討を行った結果、基板が有する垂直配向膜を無機材料で形成された無機配向膜とすることで、液晶に印加される電界を充分に大きなものとし、液晶のΔεを充分に小さくするとともに、液晶層との界面における基板の極角方向のアンカリングエネルギーを効果的に低減させることができ、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。【００１４】
すなわち、本発明は、一対の基板と、該一対の基板間に封止された液晶層とを含む液晶表示素子であって、上記液晶層は、正の誘電率異方性を有する液晶分子を含有し、上記一対の基板の少なくとも一方は、一対の櫛型電極を有し、上記一対の基板の少なくとも一方は、液晶層と接する側の面の表示領域に垂直配向膜を有し、上記垂直配向膜は、無機材料で形成された無機配向膜である液晶表示素子である。
以下、本発明の液晶表示素子について詳述する。【００１５】
本発明の液晶表示素子は、一対の基板と、上記一対の基板間に封止された液晶層とを含む液晶表示素子である。上記液晶層には、一定の電圧の印加によって配向性が制御される液晶分子が充填されている。上記一対の基板の一方又は双方に配線、電極、半導体素子等を設けることで、液晶層内に電圧を印加し、液晶分子の配向性を制御することができる。【００１６】
本発明の液晶表示素子において、上記液晶分子は、正の誘電率異方性を有する液晶分子（ネマチック液晶分子）を用いる。これにより、液晶層への電圧の印加によって液晶分子は電界の向きに沿って配向することになり、液晶分子群は、例えば、アーチ状を描くことになるため、自己補償効果を有し広視野角を得ることができる。
上記液晶分子の誘電率異方性Δεは、１０以上であることが好ましい。これにより、本発明の効果を更に顕著に発揮することが可能となる。より好ましくは、１５以上である。上限値としては、２５以下であることが好ましい。【００１７】
本発明の液晶表示素子において、上記一対の基板の少なくとも一方は、一対の櫛型電極を有する。上記櫛型電極は、櫛の柄となる部分と、柄から平面的に突出した櫛歯を有する限り、その全体構成は特に限定されない。上記一対の櫛型電極は、例えば、一方の櫛型電極を、絵素単位で設けられかつ信号電圧が印加される絵素電極とし、他方の櫛型電極を、一定電圧に維持された共通電圧が印加される共通電極とすることで、絵素電極に供給される画像信号に応じて、絵素ごとに電界（例えば、横電界）を形成することができる。
なお、上記一対の櫛型電極の電極間距離は、例えば、７〜９μｍであることが好ましい。【００１８】
上記一対の基板の少なくとも一方は、液晶層と接する側の面に垂直配向膜を有し、該垂直配向膜は、無機材料で形成された無機配向膜である。上記無機配向膜は、電圧無印加時に上記液晶分子を上記一対の基板の少なくとも一方の基板面に対して実質的に垂直に配向させるものであることが好ましい。言い換えれば、上記無機配向膜は、電圧無印加時に表面に近接する液晶分子の傾斜を、基板面と平行な方向を０°としたときに極角方向に略９０°（９０°±０〜４°）で規定する無機配向膜であることが好ましい。該配向は、無機配向膜の材料に起因するものであっても、無機配向膜の構造に起因するものであってもよい。
また上記無機配向膜は、基板面法線方向からみたときに、表示領域全面に設けられていることが好ましい。【００１９】
本発明の液晶表示素子の構成としては、このような構成要素を必須として形成されるものである限り、その他の構成要素により特に限定されるものではない。
本発明の液晶表示素子における好ましい形態について以下に詳しく説明する。【００２０】
本発明の液晶表示素子の好ましい形態の一つとして、上記無機材料においては、誘電率が４以上、６以下である形態が挙げられる。これにより、液晶に印加される電界を充分に大きなものとすることができる。これにより、誘電率異方性Δεが小さな液晶を採用して材料としての信頼性及び光学特性を充分に向上させたり、閾値電圧を低電圧としても、所望の透過率を達成することができる（図７、及び、図７を部分的に拡大した図８を参照）。また、シリコン系の無機材料は、通常誘電率が６以下であり、このように無機材料がシリコンを含有する形態もまた本発明の好適な形態の一つである。なお、図７及び図８においては、透過率１００％を１としたときの透過率比を「透過率」として示している。【００２１】
上記無機配向膜は、ＳｉＯ結合を有する材料で構成されていることが好ましい。ＳｉＯ結合を有する材料を用いることで液晶分子に対するアンカリングエネルギーを下げることができる。【００２２】
本発明の液晶表示素子の好ましい形態の一つとして、上記無機配向膜は、上記一対の櫛型電極を有する基板のみに設けられている形態が挙げられる。これにより、液晶分子の応答性が特に優れたものとなる。【００２３】
本発明の液晶表示素子の好ましい形態の一つとして、上記無機配向膜は、印刷法、スピンコーティング法又はインクジェット法で形成されたものである形態が挙げられる。本発明の液晶表示素子においては、これにより液晶表示素子を容易に作製することができ、スループットを充分に向上させることができる。上記印刷法、スピンコーティング法又はインクジェット法により、液晶分子を電圧無印加時に垂直配向させる無機配向膜を得ることができる。【００２４】
上述した各形態は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜組み合わされてもよい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、初期配向を垂直配向とした液晶表示素子において、誘電異方性Δεが小さな液晶を採用して材料としての信頼性及び光学特性を充分に向上させることが可能であり、また、低電圧駆動を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係る実施形態１の液晶表示素子の斜視模式図である。
【図２】本発明に係る実施形態１の液晶表示素子の断面模式図である。
【図３】液晶の誘電率異方性Δεを１０にしたときの、実施例１、２及び比較例１のＴＢＡモードのセルの電圧−透過率特性を表したグラフである。
【図４】液晶の誘電率異方性Δεを１５にしたときの、実施例１、２及び比較例１のＴＢＡモードのセルの電圧−透過率特性を表したグラフである。
【図５】液晶の誘電率異方性Δεを２０にしたときの、実施例１、２及び比較例１のＴＢＡモードのセルの電圧−透過率特性を表したグラフである。
【図６】液晶の誘電率異方性Δεを２５にしたときの、実施例１、２及び比較例１のＴＢＡモードのセルの電圧−透過率特性を表したグラフである。
【図７】ＴＢＡモードのセルに用いた各液晶の誘電率異方性−透過率特性を表したグラフである。
【図８】図７のグラフを部分的に拡大したグラフである。
【図９】実施形態２の液晶表示素子の構成を示す断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下に実施形態を掲げ、本発明について更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態のみに限定されるものではない。
【００２８】
（実施形態１）
図１は、本発明に係る実施形態１の液晶表示素子の斜視模式図である。
図２は、本発明に係る実施形態１の液晶表示素子の断面模式図である。
図１、図２に示すように、本発明に係る実施形態１の液晶表示素子は、アレイ基板１０１、ガラス基板１０２に対向する対向基板１１１、及び、アレイ基板１０１と対向基板１１１とに狭持される液晶層１２１で構成される。アレイ基板１０１は、横電界を発生する一対の櫛型電極１０３を有し、垂直配向基を含む配向膜Ｂを積層したガラス基板１０２を主体とする。対向基板１１１は、カラーフィルタ（ＣＦ）１１３及び垂直配向基を含む配向膜Ａを積層したガラス基板１１２を主体とする。
【００２９】
一対の櫛型電極１０３のそれぞれは、絵素電極と共通電極であり、基本構成として櫛歯を含んでいる。絵素電極の櫛歯と共通電極の櫛歯とは、互いに平行であり、間隔を空けて互いが交互に噛み合わさっている。絵素電極は、表示領域を構成する絵素単位ごとに配置される電極であり、画像信号が供給される。一方、共通電極は、絵素の境界に関わらず全体が導通している電極であり、共通信号が供給される。
【００３０】
一対の櫛型電極１０３に所定電圧が印加されると、液晶層内にアーチ状の電界が発生する。そして、ポジ型ネマチック液晶分子（正の誘電異方性を有するネマチック液晶）１２２は、印加電界に沿って横向きにベンド状配向する。また、電極形成部及び電極間中央部においては、垂直配向が維持され、非電極部に位置する液晶分子が透過に寄与する。
【００３１】
本発明に係る実施形態１の液晶表示素子は、電圧無印加状態で基板面に対して垂直に配向させたポジ型ネマチック液晶（正の誘電異方性を有するネマチック液晶）を含む液晶層１２１に対して、横方向（基板面方向）の電界を印加し、液晶層内の液晶分子を横方向のベンド状配向に転移させるＴＢＡモードの液晶表示素子である。
【００３２】
なお、各透明基板１０２、１１２の液晶層１２１と逆側の面上には、それぞれ偏光板１０７、１０８が配置されている。また、本実施形態の液晶表示素子は、アレイ基板１０１と対向基板１１１との間に、液晶層厚（セルギャップ）を規定する樹脂ビーズ状スペーサー、及び、液晶層１２１を封止するためのシール部材を有する。
【００３３】
（実施例１、２及び比較例１）
下記表１に示されるように、一般的に有機物の誘電率はほぼ３以下であり、無機物の誘電率はほぼ４以上である。なお、εγは、比誘電率を表す。
【００３４】
【表１】
2011052257.tif 000003
【００３５】
液晶の誘電率異方性Δεが１０、１５、２０、２５に対し、配向膜Ａ及び配向膜Ｂの誘電率εが有機物相当の３、無機物相当の４、６としたとき（それぞれ、比較例１、実施例１、２）の、ＴＢＡモードにおける電圧対透過率（配向膜膜厚１０００Å）をそれぞれ図３〜６に示した。
【００３６】
図３は、液晶の誘電率異方性Δεを１０にしたときの、実施例１、２及び比較例１のＴＢＡモードのセルの電圧−透過率特性を表したグラフである。
図４は、液晶の誘電率異方性Δεを１５にしたときの、実施例１、２及び比較例１のＴＢＡモードのセルの電圧−透過率特性を表したグラフである。
図５は、液晶の誘電率異方性Δεを２０にしたときの、実施例１、２及び比較例１のＴＢＡモードのセルの電圧−透過率特性を表したグラフである。
図６は、液晶の誘電率異方性Δεを２５にしたときの、実施例１、２及び比較例１のＴＢＡモードのセルの電圧−透過率特性を表したグラフである。
なお、図３〜６に示したΔεは、液晶の誘電率異方性を示す。また、εは、垂直配向膜の誘電率を示す。
図３〜６より、誘電率εの高い配向膜の方が低電圧で高透過率を達成していることが分かる。
まとめると、以下のことがいえる。
（１）同じΔεの液晶であれば配向膜のεが大きいほうが低電圧での立ち上がり、又は、高透過率を達成することができる。したがって、液晶表示素子を低電圧で駆動させることが可能である。（２）ある電圧値である透過率を達成したい場合、配向膜のεが大きいほうが低いΔε値で到達することができる。したがって、よりΔεが低い液晶を採用することができ、その結果、液晶表示素子における信頼性向上、光学特性向上が可能である。
【００３７】
なお、実施例１、２及び比較例１と同様に、一般的なＭＶＡ（垂直配向）モードの物性値（液晶のΔε＝−３、膜厚１０００Åのときの配向膜のεを３、４、６の３種類）における結果、及び、一般的なＴＢＡモードでの物性値（液晶のΔε＝２０、膜厚１０００Åのときの配向膜のεを３、４、６の３種類）における結果を下記表２、表３に示す。
【００３８】
【表２】
2011052257.tif 000004
【００３９】
【表３】
2011052257.tif 000005
【００４０】
表２及び表３の結果から、このように配向膜のεを大きくするほど透過率は高くなるが、その効果は液晶のΔεが大きなＴＢＡモードの方が優れており、ＴＢＡモードにおいて本発明が顕著な効果を発揮することが明らかである。
【００４１】
（実施例３〜５及び比較例２）
実施例３〜５における無機配向膜１４は、ＳｉＯ結合（ＳｉＯｘ（ｘ＝１〜３））及び垂直配向基Ｙを有する配向膜である。例えば、下記化学式（１）で示される化学構造を含む無機配向膜を用いることが好ましい。下記化学式（１）は、主鎖であるオルガノシロキサン骨格の側鎖末端に垂直配向基−Ｙを有する。なお、下記化学式（１）は、アルコキシシランモノマーを重縮合して得られるものであることを示している。
【００４２】
【化１】
2011052257.tif 000006
【００４３】
（式中、ｌ及びｍは、括弧内の繰り返し構造の数を表し、正の整数である。）
Ｙは、例えば、長鎖アルキル基、長鎖含フッ素アルキル基、シロキサン鎖等が好適なものとして挙げられる。中でも、下記化学式（２）〜（８）のいずれか一つで示されるものであることが特に好ましい。
【００４４】
【化２】
2011052257.tif 000007
【００４５】
（式中、Ｘは、ハロゲン原子を表す。好ましくは、フッ素原子である。）
なお、液晶配向材料としては、例えば、特開平９−２３０３５４号公報に記載の液晶配向処理剤、国際公開第２００３／０４２７５２号パンフレットに記載の液晶配向処理剤、国際公開第２００５／０５２０２８号パンフレットに記載の垂直配向用液晶配向処理剤、国際公開第２００６／０７０８１９号パンフレットに記載の垂直配向用液晶配向剤、特開２００６−３０９６１号公報に記載の垂直液晶配向剤等を用いることが可能である。
【００４６】
以下に、実施例３の液晶表示素子を実際に作製し、従来の液晶表示素子と対比して評価を行った結果について説明する。具体的に以下のようにして、実施例３の液晶表示素子を作製した。
【００４７】
まず、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ：インジウム酸化スズ）製等の透明電極の一対の櫛型電極を表面上に備える、アレイ基板側のガラス基板を用意し、該ガラス基板上及び一対の櫛型電極上に、上記化学式（１）で示される化学構造を有する垂直配向膜用無機溶液を、焼成後１０００Åになる条件でスピンコート法にて塗布し、その後、該溶液塗布後の基板を２００℃にて約１時間焼成し、無機配向膜を形成した。なお、一対の櫛型電極が有する櫛歯の幅は４．０μｍ、櫛歯同士の間隔は８．０μｍとした（ライン／スペース＝４．０μｍ／８．０μｍ）。
【００４８】
次に、同様の工程により、対向基板側のガラス基板上にも無機配向膜を成膜した。その後、アレイ基板上に、所望のセル厚（ｄ）となる直径の樹脂ビーズ状スペーサーを散布等で配置し、一方、対向基板上にエポキシ系シール樹脂を印刷し、これらを貼り合わせ、１８０℃で２時間、上記シール樹脂を硬化させて液晶セルを作製した。
【００４９】
その後、ポジ型ネマチック液晶（正の誘電異方性を有するネマチック液晶）を真空注入法にて液晶セル内に封入し、続いて各ガラス基板の、液晶層と逆側の面上に偏光板を貼り合わせ、液晶表示素子（実施例３）を作製した。上記一対の基板間に封入した。ポジ型ネマチック液晶（正の誘電異方性を有するネマチック液晶）のΔｎは電圧印加時、ｄΔｎが概ねλ／２となる値であり、Δεは２２であった。
【００５０】
そして最後に、実施例３の液晶表示素子の電圧−透過率特性を大塚電子株式会社製液晶評価装置ＬＣＤ−５２００を用いて測定した。
【００５１】
また、垂直配向膜の材料として上述した垂直配向膜用無機溶液の代わりに、ＳｉＯ結合を有さない有機配向膜ＳＥ−１２１１（日産化学工業（株）製）を用いて垂直配向膜Ａを形成したり（実施例４）、垂直配向膜Ｂを形成したり（実施例５）、垂直配向膜Ａ及び垂直配向膜Ｂを形成した（比較例１）以外は、実施例３と同様の方法により、液晶表示素子を作製し、同様に電圧−透過率特性を測定した。（１）０Ｖ→６．５Ｖの電圧印加時の結果を下記表４に示す。（２）６．５Ｖ→０Ｖの電圧印加時の結果を下記表５に示す。また、（１）と（２）との合計について、表６に示す。
【００５２】
【表４】
2011052257.tif 000008
【００５３】
【表５】
2011052257.tif 000009
【００５４】
【表６】
2011052257.tif 000010
【００５５】
（１）０Ｖ→６．５Ｖの電圧印加時は、櫛歯電極側（垂直配向膜Ｂ）に無機配向膜を用いると、無機配向膜は有機配向膜よりもアンカリングが弱いために、応答が速くなる（表４）。
（２）６．５Ｖ→０Ｖの電圧印加時は、一般的には弱アンカリングの場合は応答が遅くなるが、本モードにおいては、ベンド状配向が内部応力により垂直配向に戻るので、弱アンカリングの影響による応答の遅れはほとんどない（表５）。
（１）と（２）との合計の応答で見ても、櫛歯電極側（垂直配向膜Ｂ）に無機配向膜を用いた場合の方が応答が速いことが分かる（表６）。
【００５６】
この結果から、無機配向膜が、一対の櫛型電極を有する基板に設けられているものとすること、特に、一対の櫛型電極を有する基板のみに設けられているものとすることにより、アンカリングエネルギーを減少させることができ、その結果、閾値電圧の低減効果が得られることが分かった。
【００５７】
上述の例では、無機配向膜としてＳｉＯ結合及び垂直配向基Ｙを含む無機配向膜を挙げたが、これに限定されず、例えばＡｌＯｘ、ＳｉＯｘ、ＴｉＯｘ、ＳｉＣ等の他の無機配向膜を用いることも可能である。また、本実施形態において無機配向膜は、これら無機誘電体の積層膜であってもよく、適宜組み合わせることが可能である。更に、無機配向膜中にＡｌ（アルミニウム）、Ｇａ（ガリウム）、Ｉｎ（インジウム）、Ｓｉ（シリコン）、Ｇｅ（ゲルマニウム）、Ｓｎ（スズ）、Ｔｉ（チタン）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｈｆ（ハフニウム）を含有させてもよく、これにより、よりアンカリングエネルギーを減らすことができる。
【００５８】
本実施形態の液晶表示素子は、更に駆動回路、バックライト（照明装置）等を備えつけることで、携帯電話、ＰＤＡ、カーナビゲーション、パソコンモニター、テレビ、駅構内の案内板、屋外掲示板等のインフォメーションディスプレイ等として用いることができる。
【００５９】
（実施形態２）
本実施形態の液晶表示素子は、以下の点で実施形態１と異なる。
すなわち、本実施形態の液晶表示素子は、対向基板側に対向電極を有する。具体的には、図９に示すように、ガラス基板１１２の液晶層１２１側の主面上には、対向電極６１、誘電体層（絶縁層）６２及び垂直配向膜Ａがこの順に積層されている。なお、対向電極６１とガラス基板１１２の間には、カラーフィルタ１１３や、ブラックマトリクス（ＢＭ）等が設けられてもよい。
【００６０】
対向電極６１は、ＩＴＯ、ＩＺＯ等の透明導電膜から形成される。対向電極６１及び誘電体層６２はそれぞれ、少なくとも全表示領域を覆うように切れ目なく形成されている。対向電極６１には、各絵素に共通の所定の電位が印加される。
【００６１】
誘電体層６２は、透明な絶縁材料から形成される。具体的には、窒化シリコン等の無機絶縁膜、アクリル樹脂等の有機絶縁膜等から形成される。
【００６２】
他方、ガラス基板１０２には、実施形態１と同様に、絵素電極２０及び共通電極３０を含む櫛型電極と、垂直配向膜Ｂとが設けられている。また、２枚の基板１０２、１１２の外主面上には偏光板１０７、１０８が配設されている。
【００６３】
黒表示時以外、絵素電極２０と、共通電極３０及び対向電極６１との間には異なる電圧が印加される。共通電極３０及び対向電極６１は、接地されてもよいし、共通電極３０及び対向電極６１には、同じ大きさかつ極性の電圧が印加されてもよいし、互いに異なる大きさかつ極性の電圧が印加されてもよい。
【００６４】
実施形態２の液晶表示素子によっても、実施形態１と同様に、信頼性及び光学特性を充分に向上することが可能となり、また低電圧駆動が可能となる。また、対向電極６１を形成することにより、応答速度を向上することができる。
【００６５】
また、無機配向膜の緻密性は、非常に高いことから、垂直配向膜Ａとして無機配向膜を用いることによって、カラーフィルタ１１３や誘電体層６２から、液晶層１２１へと不純物が溶出するのを防ぐことが可能となる。すなわち、垂直配向膜Ａをバリアー層として機能させることができる。
【００６６】
なお、実施形態２においても実施形態１と同様に低電圧駆動、高速応答化の効果を確認した。
【００６７】
上述した実施形態における各形態は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜組み合わされてもよい。
【００６８】
なお、本願は、２０１０年１月１５日に出願された日本国特許出願２０１０−００６６９２号を基礎として、パリ条約ないし移行する国における法規に基づく優先権を主張するものである。該出願の内容は、その全体が本願中に参照として組み込まれている。
【符号の説明】
【００６９】
２０：絵素電極
３０：共通電極
６１：対向電極
６２：誘電体層
１０１：アレイ基板
１０２，１１２：ガラス基板
１０３：櫛型電極
１０７，１０８：偏光板
１１１：対向基板
１１３：カラーフィルタ
１２１：液晶層
１２２：印加電界に沿ってベンド状配向する液晶分子
１２３：電界の印加方位
Ａ，Ｂ：垂直配向膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年2月1日(2012.2.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の基板と、該一対の基板間に封止された液晶層とを含む液晶表示素子であって、
該液晶層は、正の誘電率異方性を有する液晶分子を含有し、
該一対の基板の少なくとも一方は、一対の櫛型電極を有し、
該一対の基板の少なくとも一方は、液晶層と接する側の面の表示領域に垂直配向膜を有し、
該垂直配向膜は、無機材料で形成された無機配向膜であり、
該無機配向膜は、該一対の櫛型電極を有する基板のみに設けられている
ことを特徴とする液晶表示素子。
【請求項２】
前記無機材料は、誘電率が４以上、６以下であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
【請求項３】
前記無機配向膜は、印刷法、スピンコーティング法又はインクジェット法で形成されたものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示素子。
【国際調査報告】
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